Биологические итоги 2011 года. Выбор INFOX.RU

Новый предок человека, прямоходящие австралопитеки, иммунная система в подарок от неандертальцев и денисовцев, учет всех биологических видов, геном чумы, кенгуру и картошки. Эти и другие открытия подарил человечеству уходящий год.

Антропологические сюрпризы

1.Новые данные указали ученым на самого древнего предка человека разумного, который жил в Африке 1,98 млн лет назад. На роль прародителя человека назначили австралопитека Australopithecus sediba. Его ископаемые остатки нашли в южноафриканской пещере в прошлом году. Ученые из Института эволюции человека Университета в Витватерсранде, ЮАР, нашли, что у австралопитека седиба много «продвинутых» черт, которые приближают его к человеку. У него эволюционно продвинутая рука, с длинным большим пальцем, как у человека, современного строения таз, а стопа и лодыжка сочетают анатомические черты человекообразных обезьян и человека. Сканирование внутренней поверхности черепа позволило увидеть, что у седиба развитый, хотя и небольшой мозг. Черты строения указывают на то, что Australopithecus sediba одинаково хорошо мог лазать по деревьям и передвигаться по земле и, возможно, умел изготавливать простейшие орудия труда.

2. Про других австралопитеков палеоантропологии тоже узнали нечто новое и важное. По одной кости афарского австралопитека (Australopithecus afarensis), к которым принадлежала и знаменитая Люси, исследователи из Университета Миссури реконструировали стопу. По форме кость австралопитека афарского оказалась гораздо больше похожа на кость современного человека, чем на кость человекообразных обезьян. Ее передний и задний конец скручены один относительно другого, а сама она образует угол с поверхностью земли. Такая форма кости, характерная для человека, обеспечивает прочную и сводчатую стопу. Таким образом, можно сделать вывод, что 3 миллиона лет назад гоминиды уже приобрели важнейшее условие для прямохождения. И, вероятно, слезая с деревьев, передвигались не только на четырех, но и на двух ногах.

3. После того, как генетики прочитали сначала геном неандертальца, а затем и геном загадочного денисовского человека, стало ясно, что они эти другие виды Homo вступали с Homo sapiens в половые контакты. Было интересно узнать, какие именно гены современные люди от них получили. Ответ был найден в этом году. Исследователи из Стэнфордского университета, сравнив генетический полиморфизм древних и современных людей, выяснили, что неандертальцы и денисовцы оставили нам в наследство очень полезные гены иммунной системы, а именно, гены главного комплекса тканевой совместимости (HLA). Они играют ключевую роль в способности распознавать и уничтожать чужеродные белки. Один вариант этого гена («денисовский») распространен среди населения Восточной Азии, другой вариант («неандертальский») обычен у европейцев. Таким образом, межвидовые контакты оказались полезными для наших предков – их иммунная система значительно окрепла.

4. Новые данные свидетельствуют, что люди заселили Северную Америку примерно на 2,5 тысячи раньше, чем считалось до сих пор. К такому выводу пришли археологи из Техасского сельскохозяйственно-механического университета. Они изучили более чем 15 с половиной тысяч каменных орудий, найденных в археологическом раскопе. Датировка показала, что они имеют возраст от 13 200 до 15 500 лет. Это означает, что предметы изготовлены в период до культуры Кловис. Значит, эти технологии обработки камня возникли у более древних поселенцев, которые обитали в Северной Америке еще 15,5 тысяч лет назад.

Сколько видов на планете

5. Биологи в этом году, наконец, более-менее точно подсчитали, сколько видов живых организмов обитает на Земле - 8,7 млн плюс-минус 1,3 млн (не считая бактерий). Из них 7,7 млн видов относятся к животным. Специалисты из Гавайского университета и их канадские коллеги получили эту цифру, конечно, не пересчитывая на планете всех животных и растения, а вычислительным методом. Метод основан на анализе таксономической классификации 1,2 млн видов, известных на сегодня. Ученые определили алгоритм, связывающий число таксонов разных категорий, и использовали его для предсказания. Поскольку данные о числе высших таксонов (тип, отряд, класс) более полны, по этим данным можно вычислить число низших таксонов (видов). Оценка получилась гораздо точнее предыдущей, которая колебалась в очень широких пределах - от 3 млн до 100 млн. Цифра в 8,7 млн на первый взгляд может показаться скромной, но лишь по незнанию. На самом деле, такая цифра означает, что 86% из наземных видов и 91% из обитателей океана наука просто еще не открыла.

Вирусы произошли из клеток?

6. Открытие французских ученых из университета Экс-Марсель касается происхождения самых основ жизни. Они исследовали мегавирус Megavirus chilensis в пробах воды, взятых у побережья Чили. У него оказался рекордно длинный геном (ДНК) среди всех известных вирусов. Кроме того, у мегавируса обнаружили некоторые гены, характерные для клеточной формы жизни. На вопрос о том, откуда они взялись, есть два ответа. Либо гены получены путем горизонтального переноса от амеб или бактерий, либо гигантские вирусы когда-то произошли от клеток. Такое упрощение строение называют редуктивной эволюцией.

Синтетические хромосомы

7. Биологи сделали еще один шаг на пути создания синтетической жизни. Исследователи из Университета Джона Хопкинса синтезировали части хромосом дрожжей, вставили их в клетки и заставили эволюционировать. Химерные хромосомы дрожжей, состоящие наполовину из естественных, а наполовину из искусственных конструкций, функционировали как обычные хромосомы и распределялись между дочерними клетками. А вставив в них особую последовательность нуклеотидов, биологи стимулировали их изменения и наблюдали «эволюцию в пробирке».

Прочитанные геномы

8. Генетики продолжили секвенировать геномы живых организмов. Специалисты из университетов США, Германии и Канады расшифровали геном чумной бациллы – бактерии, опустошившей Европу в XIV веке. Для этого генетики изучили кости и зубы жертв чумы, захороненных в 1348 году на лондонском кладбище. Оказалось, что смертоносносная чумная палочка почти не отличается от своей безобидной «прабабушки» - бактерии псевдотуберкулеза. «Это свидетельствует о том, что геном чумной палочки мало изменился за последние 600 лет, несмотря на несколько эпидемий и активную борьбу человека с патогенами», – пишут ученые, подводя итоги сравнительного анализа.

9. А группа под руководством генетиков из университета Мельбурна впервые прочитали геном кенгуру валлаби. В ДНК сумчатого животного генетики нашли несколько «сюрпризов» - гены антибиотиков в кенгурином молоке и гены превосходного обоняния.

10. Международный консорциум, в который входили и российские генетики из Центра «Биоинженерия» РАН прочитали геном картофеля. Вклад российских ученых в этот большой проект - секвенирование 12-й хромосомы. В геноме картофеля удалось идентифицировать гены, которые определяют хозяйственно ценные признаки, например, устойчивость к болезням, вредителям, фитопатогенам, и гены, которые определяют характеристики клубня картофеля. И всю эту информацию теперь можно использовать для ускорения селекционной работы и выведения новых сортов.

Ожившая аниме

11. Пополнились наши знания о живом мире далекого прошлого. В Аргентине палеонтологи откопали героиню мультсериала «Ледниковый период» - саблезубую белку. Биологи установили, что необычного вида зверек принадлежит к надотряду Dryolestoidea - примитивным млекопитающим, от которых произошли сумчатые и плацентарные млекопитающие. Южноамериканская саблезубая белка сильно отличается как от своих ближайших родственников из Африки, входившей вместе с Южной Америкой в единый южный материк Гондвана, так и от дальних родичей с северного континента – Лавразии. У нее сильно вытянутые челюсти и длинные клыки.

Новые достижения стволовых клеток

12. Японские ученые вырастили новые сперматозоиды из клеток кожи (фибробластов) бесплодного самца мыши, которым они путем генетических манипуляций вернули плюрипотентность – возможность дифференцироваться в клетки любых тканей. С помощью выращенных таким образом сперматозоидов самец мыши обрел потомство.

13. Другие японские биотехнологи вырастили в чашке Петри сетчатку глаза из мышиных стволовых клеток. Они считают, что такая сетчатка – это еще и отличная модель для тестирования новых лекарственных препаратов. Биологи надеются, что не за горами то время, когда можно будет вырастить в пробирке полноценный работающий глаз.

14. А российские специалисты из Клинической больницы №83 ФМБА «залатали» стволовыми клетками легкие крыс, больных энфиземой. Под воздействием стволовых клеток «истрепанная губка» легких снова стала упругой и функционально полноценной. «В ближайшем будущем мы планируем разобраться с механизмами регенерации легких, оценить эффективность и безопасность этой технологии у человека», - говорят медики.

15. В Исследовательском институте Скриппса открылся банк стволовых клеток исчезающих видов животных. «Вклады» пригодятся для оздоровления исчезающих популяций, увеличения генетического разнообразия и оплодотворения, в случае, если в популяции не осталось самцов. В банке содержатся, в числе прочих, гены шимпанзе и других редких приматов, белого носорога, тасманийского дьявола.